Allergi og arvelighed

I denne artikel får du svar på, hvorfor du ligner dine forældre og søskende, og hvorfor i ikke bare er kloner af hinanden. Du finder ud af hvorfor, man ved at man nok er adopteret, hvis man har brune øjne, men begge ens forældre har blå øjne. Du får også svar på hvorfor at man kun behøver én enkelt celle for at kunne identificere en person ved hjælp af en DNA-test, og hvad forskellen egentlig er på DNA, gener og kromosomer.

 

Gener, kromosomer eller DNA?

For at forstå hvordan arvelighed kan spille en rolle i udviklingen af allergi, bliver vi nødt til at vide lidt om, hvad arvelighed er for noget. Du har sikkert hørt om DNA og gener, og at man arver nogle egenskaber fra sine forældre. Det er derfor du ligner din mor, far eller søskende mere end for eksempel din lærer eller dine klassekammerater (med mindre din far også er din lærer!).

Du undrer dig måske over hvad forskellen på et gen og DNA er? Faktisk er det to sider af samme sag, for DNA er faktisk bare det, som generne er bygget op af. DNA står for: Deoxyribonucleic acid, eller på dansk: de-oxy-ribonuklein-syre. Generne er lange strenge af DNA, og alle dine gener findes i hver eneste af dine celler. Det er derfor, politiet kun skal bruge et enkelt af forbryderens hårstrå, for at kunne identificere personen ved hjælp af en DNA-test.

Et gen er en strækning af DNA-molekyler, som bliver oversat til protein. Man siger også, at gener koder for proteiner. Du kender måske det centrale dogme, der siger at: DNA oversættes til RNA, hvorefter RNA oversættes til proteiner. Et eksempel på et gen kunne være det, der koder for øjenfarve. Øjenfarve kaldes da en egenskab, som er kodet af gener. Der findes også strækninger af DNA, der ikke koder for proteiner. Denne type DNA kaldes for ikke-kodende. Man er i gang med at finde ud af om denne type DNA har nogen funktion, og man mener at en stor del af den ikke-kodende DNA, har betydning for reguleringen af hvilke gener der bliver oversat, og hvilke der ikke oversættes.

Figur 31. DNA er genernes byggesten. Der er fire forskellige slags: Adenin, Thymin, Guanin, og Cytosin. DNA sidder sammen i lange dobbelstrengede kæder, der snor sig sammen i det, man kalder for en dobbelthelix. De lange DNA-kæder krøller sig yderligere sammen og udgør kromosomerne. Vi har alle sammen to udgaver af hvert gen. Ét der stammer fra vores mor, og ét der stammer fra vores far. Generne sidder på hver sit kromosom, og vi har derfor to af hvert kromosom, også kaldet et kromosompar.

 

 

Hvad er et kromosom så? Et kromosom er egentlig bare en ”klump” af gener, eller sagt på en anden måde, en lang DNA-streng der er krøllet sammen om sig selv. Mennesker har cirka 20.000-25.000 gener fordelt på 46 kromosomer, eller 23 kromosompar. I hvert kromosompar stammer det ene kromosom fra vores mor, og det andet fra vores far. De to kromosomer i kromosomparret indeholder de samme gener, og derfor har vi alle sammen to udgaver af hvert gen.

Alleler – to udgaver af samme sag

Du har altså to udgaver af hvert kromosom, og derfor to udgaver af hvert gen. To udgaver af det samme gen kaldes også for alleler. Et eksempel på to alleler, er genet der koder for øjenfarve. Her findes der en allel, der giver brune øjne, og en allel, der giver blå øjne, se figur 3. Det er dog kun ét af disse alleler, der bliver oversat til protein, eller udtrykt som man også kalder det, hvilket betyder, at du enten har brune eller blå øjne.

Figur 32. Her ses et rigtigt billede af de 23 kromosompar eller 46 kromosomer, som alle mennesker har i alle deres celler. Du kan selv tælle efter om det passer.

Her er et eksempel: Genet der koder for øjenfarve giver enten blå øjne eller brune øjne. Forestil dig at din mor har brune øjne, og du har derfor genet, der koder for brune øjne. Din far derimod har blå øjne, og derfor har du også genet, der koder for blå øjne. Du har altså to forskellige udgaver af det gen, der bestemmer din øjenfarve. Hvordan ved din krop så, hvilket af generne den skal bruge? Det ved den, fordi der er ét af generne, der er mere dominerende end det andet, nemlig genet der koder for brune øjne.

Man kan dog stadig godt få blå øjne, nemlig hvis man har to alleler der koder for blå øjne. Allelen der koder for blå øjne er det man kalder vigende, fordi den viger når der er en dominerende allel til stede.

Sådan er der mange gener, der opfører sig. Fx er der mange sygdomme der skyldes vigende alleler, og som man kun lider af, hvis man har begge de vigende gener. Der findes dog også tilfælde, hvor to dominerende alleler kan være til stede i den samme person. Fx er generne der koder for mørk eller lys hudfarve begge to dominerende gener. Hvis du har en lys allel og en mørk allel, bliver de derfor begge to udtrykt, og din hudfarve vil derfor blive lysebrun.

 

Figur 33. Her ses de to kromosomer, du har fået af dine forældre. Til sammen danner de et par. Kromosomerne indeholder de samme gener, men disse gener, kan godt være i forskellige udgaver, eller alleler. For eksempel indeholder begge kromosomer genet, der bestemmer din øjenfarve. I det tilfælde, du ser her, koder allelen fra din mor for blå øjne, hvorimod allelen fra din far koder for brune øjne.

Genotype og fænotype

Der er altså altid to alleler til stede for hvert gen. Disse to alleler kaldes for din genotype. Man skelner dog imellem din genotype, som er, hvilke to alleler du har, og din fænotype, som er hvilke af dine gener, der udtrykkes. Et eksempel på genotypen kan være én allel, der koder for brune øjne og én allel, der koder for blå øjne. Fænotypen hos en person med denne genotype vil være: Brune øjne. Ud fra fænotypen kan man altså ikke sige noget om genotypen. Modsat kan man ud fra genotypen, altid regne fænotypen ud.

Her er et eksempel: Brian og Tulle har begge to brune øjne. Det vil altså sige, at de har begge to fænotypen: Brune øjne. De har derimod ikke samme genotype, Brian har nemlig én blå-øje-allel og én brun-øje-allel, hvorimod Tulle har TO brun-øje-alleler. Kan du se hvorfor, de begge må have brune øjne?

Det er altså IKKE altid tydeligt hvilken genotype folk har, uden at skulle foretage en DNA test. Nogle gange kan man dog bestemme genotypen ved at se på personens forældres fænotyper!

Her er endnu et eksempel: Forestil dig at vi IKKE kender Brians genotype, men blot ved at han har brune øjne. Nu kigger vi nærmere på Brians forældre, og ser at hans mor har blå øjne, og hans far har brune øjne. Kan vi nu regne Brians genotype ud? JA! For vi ved jo at hans mor har blå øjne, og vi ved også, at man KUN får blå øjne hvis man har TO vigende blå-øje-alleler. Derfor MÅ Brians mor have videreført en blå-øje-allel til Brian. Vi kan nu regne ud, at Brian har fået en brun-øje-allel fra sin far, fordi Brian har brune øjne, og det får man kun, hvis man har mindst én brun-øje-allel.

Allergi-gener

Som vi har diskuteret i Artikel 2, så skyldes udviklingen af allergi en blanding mellem arv og miljø. Det er svært at sætte et helt bestemt tal på hvor stor en del, der skyldes arv og hvor stor en del, der skyldes miljø. Især fordi udviklingen af allergi er stigende i den vestlige verden. Man er dog sikker på, at allergi til en vis grad skyldes arvelighed, og nyeste forskning har fundet 10 helt bestemte gener, der har betydning for, hvor tilbøjelig du er til at udvikle allergi.

De 10 gener har man fundet ved at kigge på 30.000 forskellige menneskers DNA. Både allergikere og ikke-allergikere. Man sammenlignede altså ikke-allergikeres DNA med allergikeres DNA, og fandt frem til at disse 10 gener var forskellige hos de to grupper. Dvs. generne var forskellige alleler.

Figur 34. Her ser du Brian. Brians fænotype er brune øjne. Vi ved kender ikke hans genotype, fordi vi ikke ved, om han har ét eller to brune alleler, da begge tilfælde vil give ham brune øjne. Ved at se på hans forældre, kan vi dog regne hans genotype ud! Brians mor har nemlig blå øjne, hvilket man kun har hvis man har to blå-øjne-alleler. Man får altid én allel fra sin mor og én fra sin far. Derfor ved vi, at Brian har en blå og en brun. Vi kan dog ikke bestemme Brians fars genotype. Måske kunne vi dog regne den ud, ved at kigge på HANS forældre!

De fleste af disse 10 allergi-gener spiller en vigtig rolle inden for immunforsvaret, hvilket måske ikke kommer som en overraskelse for dig, der har læst Artikel 4 om immunforsvarets rolle i allergi.

Figur 35. Ved at undersøge generne på 30.000 personer, både med og uden allergi, fandt man frem til 10 specifikke gener, som var anderledes hos personer med allergi (rød) i forhold til dem uden allergi (sort).

Hvor meget ligner du egentlig dine søskende?

Hvis du får ét kromosom fra din far og ét fra din mor, og dine søskende får det samme, hvorfor er I så ikke kloner af hinanden? Der er to vigtige grunde: Den ene er, at der er 23 kromosompar, hvor enten den ene eller den anden kan være fra far eller fra mor. Den anden er, at kromosomerne fra hvert par kan blande sig med hinanden når der dannes kønsceller og forme et unikt kromosom, som kan gives videre til barnet.

Lad os se på det første tilfælde. Her kommer et eksempel med kromosompar nummer 1 (husk der er 23 par i alt). Det er tilfældigt hvilket af de to kromosomer fra din fars kromosompar 1, som gives videre til dig. Du kan altså enten få det ene eller det andet. Som eksempel kan du have fået det, som din far har fået af SIN far. Modsat kan det være, at din søster har det kromosom fra kromosompar 1, der stammer fra din fars mor. Derved vil i altså være forskellige. Det samme kan ske med det kromosom, I arver fra jeres mor. Denne tilfældighed gælder alle de 23 kromosompar.

Nu kan man regne ud hvor mange forskellige børn to forældre ville kunne få: Hvis vi forestiller os at der kun var ét kromosompar, så ville der være mulighederne: M1F1 M1F2 M2F1 M2F2. M1 betyder mors kromosom 1 fra par 1, F1 betyder fars kromosom 1 fra par 1 osv.. Mor og far ville altså kunne lave fire forskellige børn, hvis der kun var ét kromosompar. Men der er jo 23. For hver af de 23 er der fire mulige måder, hvorpå de kan blandes.

Lad os tage et eksempel, hvor der er to kromosompar, 1 og 2. Nu er kombinationerne af kromosomer, som kan opstå:

Tabel 2. Mulige kombinationer af to kromosompar. 

M1F1-M1F1M1F2-M1F1M2F1-M1F1M2F2-M1F1
M1F1-M1F2M1F2-M1F2M2F1-M1F2M2F2-M1F2
M1F1-M2F1M1F2-M2F1M2F1-M2F1M2F2-M2F1
M1F1-M2F2M1F2-M2F2M2F1-M2F2M2F2-M2F2

 

Med to kromosompar er der altså 16 muligheder, eller 42 (fordi der er 4 mulige kombinationer for hvert kromosompar og 2, fordi der i dette eksempel er 2 kromosompar). Med 23 kromosompar vil der derfor være: 423 = 70.368.744.000.000, altså cirka 70 millioner millioner. Du kan jo selv lave et skema som det ovenfor og tælle efter. Det er jo ret mange forskellige børn, og sandsynligheden for at du er en tro kopi af din søster er derfor ret lille. Med mindre i er enæggede tvillinger, så stammer I nemlig fra den samme celle, og har derfor identiske gener.

70 millioner millioner forskellige børn virker måske som værende tilstrækkeligt, men i virkeligheden er mulighederne mange mange flere.

 

 

Celledeling – Hvordan fungerer det?

For at forstå hvordan der kan være endnu flere mulige kombinationer, og hvordan kromosomer kan ”blande” sig, bliver vi nødt til at vide lidt om celledeling. Der er to forskellige typer af celledeling: Den almindelige celledeling (mitosen), hvor én celle bliver til to og kønscelledelingen (meiosen), hvor én celle bliver til fire. Den celle der skal til at dele sig, kaldes i begge tilfælde for modercellen. Efter modercellen har delt sig, kaldes de nye celler for dattercellerne. Modercellen eksisterer altså IKKE mere, men er i stedet blevet til to eller fire nye celler. Mitosen kaldes den almindelige celledeling, fordi det er den, der foregår i alle dine celler, undtagen i kønscellerne. I mitosen kopieres alle kromosomerne, sådan at de to nye datterceller bliver helt ens med modercellen. Se figur 6.

 

Figur 36. Den almindelige celledeling, mitosen, består i at en modercelle kopierer sine kromosomer, dvs. alle sine gener, og splittes, hvorved den bliver til to datterceller.

 

Kønscelledeling (meiosen) – nu bliver det vildt!

Kønscellerne, dvs. kvindens ægceller og mandens sædceller, deler sig på en anden måde end alle andre celler i kroppen. Det skyldes, at der i kønscellerne ikke skal være 46 kromosomer eller 23 kromosompar, men derimod 23 kromosomer, der ikke er i par. Grunden til dette er, at når ægcellen og sædcellen smelter sammen, vil de tilsammen danne en celle, der består af 46 kromosomer, eller 23 kromosompar. Du startede altså med blot at være denne ene celle, og alle andre celler i din krop stammer fra denne.

Resultatet af kønscelledelingen (meiosen) er altså fire celler, der hver består af 23 kromosomer. Det første der sker er, at kromosomerne kopieres, præcist som i mitosen. Her holder lighederne dog også op. I meiosen sker der nemlig det, at de to kromosompar, der koder for de samme ting, laver krydsreaktion med hinanden, eller blander sig. Herefter deler cellen sig første gang og bliver til to datterceller, der i modsætning til i mitosen, ikke er ens. Herefter deler de to datterceller sig igen, uden at kromosomerne har delt sig. De celler der dannes af denne anden celledeling har derfor kun halvdelen af kromosomerne, dvs. 23. Se figur 7.

Det er denne krydsreaktion imellem kromosomparrene, som gør, at der er endnu flere muligheder end 70 millioner millioner forskellige børn. Fordi kromosomerne kan krydse på alle tænkelige steder, er der næsten uendelige muligheder for, hvordan børnenes gener vil se ud.

Figur 37. Meiosen er en speciel type celledeling, der hos kvinden danner ægceller, og hos manden danner sædceller. Læg mærke til at modsat mitosen så bliver én celle til fire celler, og disse er ikke identiske, som de var det i mitosen. Desuden indeholder de kun ét af hvert kromosom, og ikke et helt kromosompar som normale celler. Fordi disse celler ikke er helt ens, er du heller ikke 100 % identisk med dine søskende.

Opsummering

DNA er de byggesten, som gener er bygget op af. Et kromosom er en lang DNA streng, der består af mange forskellige gener. Mennesker har 46 kromosomer eller 23 kromosompar, ét af kromosomerne i parret stammer fra vores mor og det andet stammer fra vores far.

Dominerende gener er nogle, der dominerer, og altid vil blive udtrykt. Vigende gener viger og bliver kun udtrykt, hvis der er to vigende gener (fx som i tilfældet med blå øjne).

Genotypen er, hvordan dine gener ser ud, altså hvilke alleler der er tilstede. Fænotypen er hvordan du ser ud, altså hvilket ét af de to gener der er kommet til udtryk, for eksempel: Brune øjne. Brune øjne kan skyldes både fænotypen: Blå-brun, eller brun-brun.

Når en almindelig kropscelle deler sig, dannes der to helt ens celler, og processen kaldes for mitosen. Når en kønscelle deler sig, dannes der fire forskellige celler, og processen kaldes for meiosen.

Grunden til at du og dine søskende ikke er kopier af hinanden er, at der er 70 millioner millioner hvorpå de 23 kromosomer fra din mor og de 23 kromosomer fra din far kan blandes. Derudover krydser kromosomparene med hinanden i meiosen, sådan at mulighederne bliver endnu flere.

Genotypeskema

Her ser du et skema, som man tit bruger, når man skal forudsige, hvilke genotyper et barn kan få, når to forældre blander deres gener. Skemaet tager udgangspunkt i eksemplet med blå og brune øjne. Du skal bruge et tilsvarende skema når du skal til at løse stamtræsøvelsen, hvor du skal hjælpe Thor med at finde frem til sin far. I stamtræsøvelsen er det dog ikke øjenfarvegener men allergigener du skal kigge på.

Figur 38. Her kan du se, hvordan man læser genotypeskemaet. Det tager udgangspunkt i eksemplet med Brian og hans forældre. Baggrundsfarven indikerer fænotypen, B = brune øjne, b = blå øjne. Der er fire måder hvorpå to alleler fra moren og to alleler fra faren, kan blandes sammen på. Det er dog ikke altid, at de fire genotyper er forskellige. I den øverste kasse med Brians mulige fænotyper, kan du se, at Brian altid vil have genotypen Bb hvis Brians far har genotypen BB. Hvis Brians far derimod har genotypen Bb, kunne Brian have fået enten Bb, eller bb. Vi ved dog at Brian har Brune øjne, og derfor har genotypen Bb.

 

Figur 39. Denne type skema bruger man til at finde frem til de mulige udfald, når to personers gener blandes sammen. Alle mennesker har to alleler, men giver kun den ene videre til sine børn. Forestil dig moren giver en “b” allel videre og faren giver en “B” allel videre. Så vil barnet få genotypen Bb.